IMPRESSION 3D CERAMIQUE

UNE REVOLUTION POUR LA FABRICATION ADDITIVE

L’impression 3D CERAMIQUE, s’agissant aussi bien de matériaux techniques que de matériaux argile, gagne du terrain dans plusieurs industries. Bien qu’elle ne soit pas aussi bien établie que les technologies de fabrication additive plastique ou métal, elle a un bel avenir devant elle.

Aujourd’hui, il existe de nombreuses imprimantes 3D de céramique. Ces systèmes utilisent différentes technologies pour impression 3D céramique : extrusion, pulvérisation de matière, photopolymérisation et frittage de poudre.

Cependant, l’impression 3D n’est qu’une partie d’un processus de fabrication plus long. En effet, les imprimantes 3D céramique produisent des pièces brutes. Cela signifie que ces pièces doivent passer par de lourdes étapes de post-traitement afin d’atteindre leur forme finale. L’une de ces étapes, par exemple, consiste à placer la pièce en céramique dans un four à très haute température.

Les matériaux céramiques sont utilisés dans de nombreuses industries. On pourrait d’abord penser à la poterie ou à la vaisselle– mais les céramiques se trouvent littéralement partout, et sous de nombreuses formes différentes.

Il peut par exemple s’agir de pièces d’ingénierie critiques, en oxyde de zirconium, ou bien d’implants médicaux en phosphate tricalcique.

IMPRESSION 3D ARGILE OU CERAMIQUE ?

L’impression 3D d’argile peut être considérée comme un sous-catégorie de l’impression 3D céramique

L’impression 3D d’argile est essentiellement une combinaison de deux procédés existants : la poterie en colombins, une technique ancestrale pour fabriquer des récipients à l’aide de longs brins (ou « boudins ») d’argile empilés les uns sur les autres.

L’impression 3D de l’argile est similaire à l’impression 3D de plastique, mais ne nécessite pas de buse chauffée à haute température. L’argile est extraite de son réservoir et poussée à travers une buse, qui dépose l’argile en sorte de fil épais selon les instructions du fichier 3D, couche par couche. Le résultat : une structure en argile qui peut ensuite être enfournée tout comme un objet sculpté à la main.

Les imprimantes 3D d’argile utilisent toutes une technologie à base d’extrusion de matière. Elles sont ainsi différentes des imprimantes 3D de céramique, une catégorie plus vaste qui englobe d’autres technologies (poudre, résine, …).

Qu’est-ce que l’impression 3D d’argile ?

La pratique de la poterie et de la sculpture en argile remonte à plus de 20 000 ans, et la survie des artefacts en argile au fil des années a grandement contribué à notre compréhension de la culture humaine.

Mais le travail de l’argile n’est pas seulement de l’histoire ancienne. Bien au contraire, de nouvelles technologies comme l’impression 3D d’argile ouvrent de toutes nouvelles possibilités dans le monde de la poterie, de la sculpture et même de l’architecture.

L’impression 3D d’argile : comment ça marche ?

Le processus d’impression 3D d’argile partage de nombreuses caractéristiques avec la fabrication par dépôt de fil fondu (FFF ou FDM), avec toutefois quelques différences importantes.

Comme pour l’impression FFF, la tête d’impression de l’imprimante 3D argile se déplace selon les instructions de l’ordinateur pour déposer le matériau couche par couche afin de créer des formes 3D. Cependant, au lieu de faire fondre un filament thermoplastique, le système pousse de l’argile à travers la buse.

Style cartésien vs delta

La plupart des imprimantes 3D d’argile ont un système soit cartésien, soit delta.

Les têtes d’impression des imprimantes cartésiennes se déplacent de manière rigide le long des axes X, Y et Z, tandis que celles des imprimantes delta sont tirées en position par trois « bras ».

Les imprimantes cartésiennes ont des plateaux d’impression carrés, tandis que le format delta dispose généralement d’un volume d’impression cylindrique.

Flux du matériau

Le processus d’impression 3D de l’argile commence généralement par l’acheminement de la substance argileuse vers l’extrudeur depuis une trémie, un réservoir ou autre conteneur.

Cette opération peut être réalisée à l’aide d’air comprimé ou à l’aide d’une seringue ou d’un vérin mécanique. Les compresseurs d’air fournissent une source constante de pression fixe, mais les vérins mécaniques peuvent potentiellement déplacer de l’argile

Extrusion

Une fois que l’argile a été transportée jusqu’à la tête d’impression, elle est extrudée sur le lit d’impression ou sur la couche d’argile précédente. L’extrudeur fonctionne à l’aide d’air comprimé et/ou d’une vis sans fin, qui pousse l’argile hors de la tête d’impression à travers une buse. Les buses sont souvent interchangeables pour permettre l’extrusion de différentes épaisseurs d’argile.

Notez que certaines imprimantes, , ne disposent pas d’un système de distribution et d’extrusion séparé ; toute l’argile est stockée dans l’extrudeuse de l’imprimante, et une seule source de pression fait sortir la totalité de l’argile par la buse.

Post-impression

Après l’impression, on peut laisser l’argile sécher naturellement à l’air libre ou la chauffer doucement pour accélérer le processus. Elle est ensuite cuite dans un four à céramique (chauffant à plus de 1000°C), qui durcit l’objet en argile de manière permanente. Si une couche d’émail ou de glaçure est nécessaire, elle est appliquée après une première cuisson – sinon, la surface est trop poreuse – puis l’objet devra être recuit.

En règle générale, les fabricants d’imprimantes 3D n’incluent pas de four à céramique avec leurs imprimantes. Ce type de four coûte en général plusieurs milliers d’euros.

Les types d’argiles imprimables en 3D

La plupart des imprimantes 3D pour l’argile peuvent traiter une variété de matériaux argileux, qui peuvent être achetés en blocs humidifiés et prêts à l’emploi ou bien sous forme de poudre sèche.

Les fabricants d’imprimantes 3D d’argile ne vendent généralement pas leurs propres argiles spécialement formulées ou préparées. Toutefois, certains d’entre eux commercialisent des matériaux disponibles auprès de fournisseurs tiers. WASP, par exemple, distribue une PÂTE D’ARGILE IMPRIMABLE EN 3D

3D printing Clay | Shop | WASP | 3D printer sales (3dwasp.shop)

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Cela dit, presque tous les types d’argile peuvent être mélangés afin d’obtenir la consistance et la viscosité nécessaires à l’extrusion. Le mélange consiste à diluer les argiles avec de l’eau et/ou à ajouter de la chamotte, ce qui permet également d’améliorer la texture et d’éviter les fissures.

Comment savoir si votre argile est imprimable en 3D ?

Selon l’entreprise italienne d’impression 3D WASP, « l’objectif est d’obtenir un mélange suffisamment fluide pour pouvoir ressortir par les petites buses, mais en même temps suffisamment dur pour éviter l’effondrement pendant l’impression ».

En d’autres termes, si vous pressez votre mélange d’argile dans une petite seringue, elle doit s’affaisser très légèrement ; l’argile ne doit pas rester parfaitement droite (trop dure), ni trop s’affaisser (trop molle).

La viscosité idéale pour une impression dépend également de facteurs tels que la température ambiante, le diamètre de la buse et la vitesse d’impression souhaitée.

Les matériaux d’impression 3D argile adéquats comprennent :

  • Grès
  • Faïence
  • Porcelaine

Les argiles peuvent également être mélangées à des colorants pour céramique avant l’impression 3D afin de créer des objets colorés.

Quels cas d’usage pour l’impression 3D d’argile ?

POTERIE

L’utilisation principale des imprimantes 3D d’argile est pour la fabrication de poteries. L’impression 3D permet aux céramistes de concevoir numériquement des objets tels que des cruches et des vases, puis de les réaliser avec précision grâce à l’imprimante 3D. Certains artisans peuvent utiliser une combinaison d’impression 3D et de techniques manuelles pour réaliser leurs poteries.

Même la production de grandes séries est possible

ART ET SCULPTURE

Le domaine de la poterie se concentre sur la création de récipients fonctionnels ou partiellement fonctionnels. Toutefois, il est également possible d’utiliser des imprimantes 3D d’argile pour créer des objets purement esthétiques, comme des sculptures. De nombreux utilisateurs d’imprimantes 3D argile mêlent poterie et art, et la distinction entre les deux catégories est souvent floue.

ARCHITECTURE

Les argiles ayant une teneur relativement élevée en grog (chamotte) peuvent être imprimées en 3D pour former des pièces architecturales comme des murs, des statues et des grotesques.

Dans le cadre d’un projet en cours appelé TECLA, Mario Cucinella Architects en Italie utilise actuellement un système d’impression 3D WASP grand format pour créer une bâtisse de deux pièces en utilisant l’argile locale.

On parle aussi, dans ce cas, d’impression 3D de maisons ou de construction.

Argile ou céramique ?

L’impression 3D d’argile peut être considérée comme une sous-catégorie de l’impression 3D céramique. Cette dernière englobe un éventail plus large de technologies de fabrication additives, au-delà de l’extrusion d’argile.

Les technologies d’impression 3D céramique comprennent notamment la photopolymérisation (résine), le jet de matière, le frittage de poudre, …

Pour en savoir plus, lisez notre guide sur les imprimantes 3D de céramique.

Imprimante 3D d’argile : prix

Le prix des imprimantes 3D d’argile ne varie pas beaucoup, car il n’y a qu’une poignée de fabricants, dont la plupart utilisent des technologies similaires.

En général, le coût moyen d’une imprimante 3D d’argile se situe entre 3 000 et 10 000 euros.

Les imprimantes 3D d’argile bon marché ont tendance à avoir des volumes de construction plus petits et peuvent ne pas être capables d’extruder des argiles plus dures ou plus brutes.

Reportage imprimante 3D céramique – Bing video

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